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1、鸟笼的鸟安然无恙 1.7 1.7 静电现象的应用静电现象的应用思考思考（1）金属导体的微观结构如何？金属导体的微观结构如何？ 将金属导体放入电场中将金属导体放入电场中（2）自由电子怎样移动？）自由电子怎样移动？（5）最终会出现怎样的现象？）最终会出现怎样的现象？（4）电子的积聚会出现怎样的结果？）电子的积聚会出现怎样的结果？（3）自由电子会在什么地方积聚？）自由电子会在什么地方积聚？1.1.定义：导体中定义：导体中( (包括表面包括表面) )没有电荷定向没有电荷定向移动的状态移动的状态, ,叫做叫做静电平衡静电平衡一、静电平衡一、静电平衡思考思考: :静电平衡的本质是什么静电平衡的本质是什么?
2、 ?思考思考. .导体内部有没有电荷导体内部有没有电荷? ?导体表面有没导体表面有没有电荷有电荷? ?导导体体内内部部与与表表面面都都有有自自由由电电荷荷, ,但但没没有有定定向向移移动动的的电电荷荷, ,自自由由电电子子都都在在正正电电荷荷周周围围做做无无规则运动规则运动. .导导体体内内电电荷荷没没有有定定向向移移动动, ,原原因因是是: :外外电电场场与与感感应应电电场场等等值值反反向向, ,自自由由电电子子在在这这两两种种效果的共同作用下效果的共同作用下, ,合力为零合力为零2.2.处于静电平衡状态的导体的规律处于静电平衡状态的导体的规律: :内部场强内部场强处处处处为零为零. .导体
3、表面场强与表面导体表面场强与表面垂直垂直想想为什么想想为什么? ?思考思考: :何为内部何为内部? ?内部内部内部内部3.静电平衡的特点静电平衡的特点1、处于静电平衡状态下的导体，内部、处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。的场强处处为零。2、处于静电平衡状态的整个导体是个、处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，它的表面是个等势面。等势体，它的表面是个等势面。 地地球球是是一一个个极极大大的的导导体体，可可以以认认为为处处于于静静电电平平衡衡状状态态，所所以以它它是是一一个个等等势势体体。这这是是我我们们可可以以选选大大地地做做零零电电势势体体的的一一个原因。个原因。3、导体外表面处场
4、强方向必跟该点的、导体外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。表面垂直。 例例1 1：如如图图所所示示，长长为为L的的导导体体棒棒原原来来不不带带电电，现现将将一一电电量量为为Q的的点点电电荷荷放放在在与与棒棒的的左左端端距距离离为为R的的地地方方，达达到到静静电电平平衡衡后后，棒棒上上的的感感应应电电荷荷在在棒棒内内中中点点O处处产生的场强的大小和方向如何？产生的场强的大小和方向如何？QORLQORL解：根据点电荷场强公式：方向：水平向左方向：水平向右如果是求距离棒的左端或者右端如果是求距离棒的左端或者右端 处感应电荷处感应电荷产生的电场强度呢？产生的电场强度呢？QORL二、导体上的电荷分布：二
5、、导体上的电荷分布：结论结论: : 平衡时导体内部没有电荷，平衡时导体内部没有电荷，其电荷其电荷只只分布在分布在外表面外表面. .思考：思考：电电荷荷在在导导体体外外表表面面的的分分布布又又是是怎怎样样的的呢？呢？均匀球形导体均匀球形导体静电平衡下，导体上的电荷分布：归纳导导体体内内部部没没有有电电荷荷，电电荷荷只分布在导体的表面。只分布在导体的表面。在在导导体体表表面面。越越尖尖锐锐的的位位置置，电电荷荷的的密密度度越越大大，凹凹陷陷的位置几乎没有电荷。的位置几乎没有电荷。 三、尖端放电三、尖端放电 导导体体尖尖端端的的电电荷荷密密度度很很大大，附附近近的的电电场场特特别别强强，它它会会导导
6、致致一一个个重重要要的的后后果果，就是尖端放电。就是尖端放电。 在在强强电电场场作作用用下下，物物体体曲曲率率大大的的地地方方(如如尖尖锐锐、细细小小的的顶顶端端，弯弯曲曲很很厉厉害害处处)附附近近，等等电电位位面面密密，电电场场强强度度剧剧增增，致致使使这这里里空空气气被被电电离离而而产产生生气气体体放放电电现现象象，称称为为电电晕晕放放电电而而尖尖端端放放电电为为电电晕晕放放电电的的一一种种，专专指指尖尖端端附附近近空空气气电电离离而而产产生生气气体体放放电电的的现象现象应用：避雷针例2：避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是（ ）A.云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地B.避雷针的尖端向云
7、层放电，中和了云层中的电荷C.云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生的电荷被导入大地D.以上说法都不对B四、静电屏蔽四、静电屏蔽 静电感应中，我们研究的是静电场中的导体。若导体是空心的呢？ 导体中的自由电子由于受到外加电场的作用，会沿与电场线相反的方向运动。 直到自由电子运动到圆环左侧，其积累的电荷量产生的电场与静电场的电场强度相等,即达到静电平衡状态。 达到静电平衡后，带空腔的内部场强处处为零，电荷分布在导体的外表面，导体内部无电荷分布，即导体壳内空腔里的场强处处为零。也就是说无论导体是什么样的，导体内部都不会有场强。 由于静电感应，当验电器接近带点的金属球时，验电器的金属箔会张开。但是验电器外
8、侧有金属罩时，验电器的张角并未发生变化。观察以下两种情况下验电器张角的变化情况： 一个不接地的金属网罩（或金属包皮）能把外电场遮住，使内部不受外电场影响，这就是静电外屏蔽。一个接地的金属网罩能同时把内外电场遮住，使内部不受外电场影响，外部不受内电场影响，这叫做静电全屏蔽。由此可以推倒出静电屏蔽的概念： 把一个实心导体挖空，变成一个导体壳，在静电平衡状态下，壳内的场强处处为零。这样，导体壳就可以保护它所包围的区域，使这个区域不受外部电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽。 空腔导体接地时，在空腔导体的静电荷形成的电场。 静电荷处于空腔导体中形成的电场。静电屏蔽的应用静电屏蔽的应用 如图所示，在一个原来
9、不带电的金属球壳的如图所示，在一个原来不带电的金属球壳的球心处放一带电的带电体，球心处放一带电的带电体，A、B分别是球壳内外分别是球壳内外的两点，的两点，C是金属内部一点，其电场情况是（是金属内部一点，其电场情况是（ ）BACB如果将球壳外部用一导线与大地相连呢？如果将球壳外部用一导线与大地相连呢？A 如图所示，在一个原来不带电的金属球壳的如图所示，在一个原来不带电的金属球壳的球心处放一带电的带电体，球心处放一带电的带电体，A、B分别是球壳内外分别是球壳内外的两点，的两点，C是金属内部一点，其电场情况是（是金属内部一点，其电场情况是（ ）A：B：C：D：BACB如果将球壳外部用一导线与大地相连
10、呢？如果将球壳外部用一导线与大地相连呢？AABABC练习练习1、如图，空心导体一方有一靠近的带有正、如图，空心导体一方有一靠近的带有正电的带电体，当一个重力不计的正电荷电的带电体，当一个重力不计的正电荷 以速度以速度 V水平飞入空心导体内时，电荷将做（水平飞入空心导体内时，电荷将做（ ）A、向上偏转的类似平抛运动、向上偏转的类似平抛运动B、向下偏转的类似平抛运动、向下偏转的类似平抛运动C、匀速直线运动、匀速直线运动D、变速直线运动、变速直线运动C+qV+Q2、一一带带正正电电的的绝绝缘缘金金属属球球壳壳A顶顶部部开开孔孔，有有两两只只带带正正电电的的金金属属球球B、C用用金金属属电电线线连连接接，让让B球球置置于于球球壳壳A的的空空腔腔中中，与与内内表表面面接接触触后后又又提提起起到到如如图图所所示示位位置置，C球球放放在在A球球壳壳外外离离A球球较较远远的的位位置置。待待静静电电平平衡衡后后，下下列列说说法法正正确确的的是是（ ）A. B、C球都带电球都带电B .B球不带电，球不带电，C球带电球带电C .让让C 球接地后，球接地后，B球带负电球带负电D.C球接地后，球接地后，A球壳空腔中场强为零。球壳空腔中场强为零。BCABC
